山地光伏电站设计建设的关键技术研究
任平
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任平,. 山地光伏电站设计建设的关键技术研究[J]. 设计研究,2023.1. DOI:10.12721/ccn.2023.157009.
摘要: 近年来,随着国民经济不断发展,我国电能消耗量逐渐增大,对发电行业提出了更高要求。与此同时,随着绿色发展理念的提升,发展以太阳能为代表的清洁能源,改变能源结构便显得至关重要。目前,太阳能光伏发电站因其绿色环保、生产简单受到人们越来越广泛的关注。
关键词: 山地光伏电站;设计建设;关键技术
DOI:10.12721/ccn.2023.157009
基金资助:

太阳能作为清洁、可再生资源,利用光伏电池可直接将光能变为电能进行发电,无须燃料,绿色环保。但是,光伏电站占地面积较大,在施工和运营中难免对局部生态环境产生不同程度的影响,主要体现在土壤、植被和气候等方面。因此,有必要开展光伏电站项目环境影响评价,从设计、施工和运营三个角度出发,采取科学措施,使生态环境影响降到最低,切实保护生态环境。

1我国光伏产业发展现状

近年来,随着我国光伏产业的飞速发展,下游产业链日益完善,生产能力逐渐提高。2015年,我国光伏发电新增装机容量为1528万kW,突破历史记录,其连续三年超过1000万kW。截至2020年底,全国发电装机容量为220058万kW,并网太阳能发电装机容量为25343万kW,相比2019年末增长24.1%,国内光伏产业仍在持续发展之中。现阶段,国内光伏发电主要用于偏远地区农村通信、工业生产、光伏商品制造(草坪灯、太阳能路灯、景观照明灯等)等方面,因成本相对较高,并网光伏发电仍处于示范阶段。目前,国内光伏产业发展仍未脱离对政府补贴的依赖,但整体行业前景光明,主要表现为行业利润提升、发电成本降低、新能源政策持续推出等,使国内光伏发电装机容量急速提升。光伏发电的环境效益众所周知,本身不会释放有毒有害空气,也不会污染空气和水源,对人体健康没有威胁,但是光伏电站施工和运营对局部地区生态环境的影响也不容忽视,尤其是土壤、植被和气候等方面。

2山地光伏电站关键设计技术应用

2.1光伏组件布置间距控制技术的应用

光伏组件布置间距控制这一关键技术,是建立在3S空间分析基础上的。通过使用3S空间分析技术,工作人员更好地完成光伏电站场地地形因子分析,并根据地形特征合理分配光伏组件,解决光伏组件间距布置范围过广、占地面积过大的问题。不仅如此,基于“3S”技术的组件布置,其误差大大减小,在提升光伏电站发电效率上有着突出的作用。

2.2钻孔锚杆灌注桩基础技术的应用

不同于常规钻孔装置,钻孔锚杆灌注桩基础这一关键技术可以展开支架基础的钻孔任务,促使支架基础设计任务顺利完成。山地地形复杂,有的山地地区地表风化较为严重,土层并不稳定,这样设计好的支架基础容易晃动,影响施工安全,而钻孔锚杆灌注桩基础技术更能适应山地地形环境。工作人员可以使用空压手风钻完成钻孔任务,而且钻孔速度还比较快,钻孔程序较为简单。不仅如此,使用钻孔锚杆灌注桩基础这一关键技术还能有效节约施工成本,提高施工效率。所以说,钻孔锚杆灌注桩基础这一关键技术既能快速地完成钻孔任务,又能促使支架基础更加稳定,降低山地光伏电站建设成本。

2.3集电线路布置技术的应用

集成线路布置技术适应山地地区地形的复杂性特征,将其应用到山地光伏电站设计和建设当中,不但可以节约电缆用量,而且还能有效控制建设成本,促使施工效率的提升。事实上,山地光伏电站地形复杂,坡多路险,地势坎坷不平,这给工作人员布置逆变器、箱变等任务增加了更多难度。而且,在山地光伏电站设计及建设过程中,集电线路、电缆用量等也是控制工程施工成本的主要要素,而通过应用集成线路布置技术可以实现这一目的。工作人员可以使用电缆沟穿越阵列、直埋电缆及电缆槽盒结合的方式来控制电缆用量,进而达到节约建设成本的目的。

2.4滑动可调型光伏支架技术的应用

在支架施工的测量环节,工作人员操作失误,使得测量数据和实际数据不一致,容易出现支架基础偏离原定计划位置的情况。如果偏离不大则对工程安全影响较小,但是山地地区的复杂地形会加大此误差的产生。针对这种情况,工作人员可以使用滑动可调型光伏支架这一关键技术,在支架基础上设置可滑动的调孔。当支架基础发生偏离时,通过转动连件、调节螺栓在支架斜梁位置,可以修复支架基础偏离导致的支架立柱位移,从而确保支架立柱和斜梁的连接在规定之内,保证支架安装既稳定又安全,这也是山地光伏电站工程项目施工的重要内容。

3推进山地光伏电站关键设计技术应用的策略

3.1注重技术创新克服施工困难

第一,应用光伏组件布置间距控制技术。山地光伏电站地形条件复杂多变,为满足冬至日6h无遮挡这一行业标准要求,工作人员在设计光伏电站时,可以在3S空间分析的技术基础上,搭建光伏支架规格参数联合分析指数。通过该指数,可以更精确地分析山地地形坡度、坡向等指标数据,再定量分析计算生成光伏阵列间距分布图谱。这样一来,工作人员可以根据得到的光伏阵列间距分布图谱,合理设计并控制光伏组件布置间距,避免占地面积过大,提升光伏阵列布置工作效率。第二,应用钻孔锚杆灌注桩基础技术。山地地形复杂,常规的履带式钻孔设备无法展开工作,一般需要人工操作,这就增加了支架及支架基础建设难度。针对这种情况,工作人员可以应用钻孔锚杆灌注桩基础这一关键技术。通过应用这种基础形式的设备,可以大大提升施工便捷性,还能更好地适应山地地形条件,保证工程质量和进度。

3.2合理选择支架及基础设计方法

在进行山地光伏电站支架基础设计时,要结合实际情况,合理选择支架及支架基础设计方法,是较为重要的基础内容。由于山地地区和平原地区的地形条件有很大不同,因此其各自的支架设计强度要求也应当区分开来。工作人员在设计山地光伏电站支架基础过程中,应当先勘查现场山地地形特点。通过运用相关技术设备,经过实地测量,了解山地地形的基本要素,如坡度、山风规模及强度、其他自然气候要素等。基本了解现场的气候、地形等指标数据之后,再从综合角度考虑,制定合适的支架设计强度标准。在此基础上,工作人员结合支架设计强度标准要求,选择合适的支架及基础设计方法,这样设计出的支架也能适应山地气候,确保支架稳定、安全,保证山地光伏电站工程质量。

3.3制订科学山地光伏电站施工方案

在山地地区修建光伏电站,前期施工准备工作量比较大。如果前期施工准备不充分,那么不但会影响整体施工部署,而且还会带来不同的安全、质量以及工期隐患。针对这个问题,工作人员在工程施工之前,要因地制宜,制订科学的山地光伏电站施工方案。以光伏组件选择这一环节为例。山地光伏电站通常建在交通较差的山区,运输、安装条件差,大型运输设备难到达场地。加之电站占地面积较大,站内交通较差,存在大量二次搬运,尤其是设备的安装需要依靠人力来完成。所以,工作人员要考虑到这些要素,在选择光伏组件时,要确保人力能够承担得起光伏组件尺寸大小和重量。同时,选择光伏组件之后,还要根据光伏组件的具体参数,考虑需要的搬运人数、花费的搬运时间等要素,制订一个合理的方案,提高安装效率,降低建设成本。

结束语

综上所述,光伏组件布置间距控制技术、钻孔锚杆灌注桩基础技术等关键技术在山地光伏电站建设过程中占据着重要位置。然而,当前山地光伏电站关键设计技术应用中面临着山地地形复杂施工难度大、支架及支架基础设计难度较高、光伏电站前期施工准备工作量大以及山地光伏电站施工管理欠缺等困境。对此,可采取的应对措施有:注重技术创新,克服施工困难;合理选择支架及基础设计方法;制订科学山地光伏电站施工方案;加强山地光伏电站施工管理。本文关于山地光伏电站关键设计技术研究还不够全面,未来阶段应当持续关注山地光伏电站关键设计技术方面的研究动态,不断借鉴和学习,丰富研究经验,以弥补本文研究不足。

参考文献:

[1]滕军,吴新平,吴林波,等.海水抽水蓄能电站设计关键技术问题研讨[J].中国农村水利水电,2022(1):159-162.

[2]祁英明,王超,刘兴胜.里底电站水轮机水力设计关键技术及结构特点[J].水电站机电技术,2021,44(1):1-4.

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